EMC培训记录

LiuZhong1.屏蔽接地。将干扰源引入大地，抑制外来电磁干扰对电子设备的影响，也可减少电子电子设备产生的干扰影响其他电子设备。EMC测试的时候，这个接地点通常就是参考接地板。真正意义上的EMC接地就是要求产品接地点与大地（EMC测试中的参考接地点）在EMC所关心的频率范围内做到等电位连接，也就是地线上不存在明显的压降。2.接地是改变共模电流方向的重要因素。对于接地产品（包括工作地直接接地和通过Y电容接地）来说，接地点对共模电流的路径起着重要作用。对于以共模形式注入干扰的EMC抗扰度实验（CS，EFT），干扰电流总是从参考接地板返回。3.共模干扰在变压器初次级之间主要通过变压器绕组间的耦合电容来传递，在变压器初次级之间设置屏蔽层，可以减少变压器初次级之间的寄生电容。变压器中屏蔽层的构造是用铜箔或者锡箔绕一匝，但不能形成短路环（在搭接处垫一片绝缘材料）。4.光耦被光信号隔离的两端存在寄生电容，一般为2pF。多路光耦并联使用，这将使整个电路的高频隔离度降低，因为并联使光耦两端的总寄生电容增加。由于光耦也并非高频意义上的完全隔离，因此在产品设计中，应在集电极增加并联滤波电容，电容的值在100pF以上，具体数值取决于光耦的工作频率。5.对于浮地产品（ACT20P系列），设备与地之间存在寄生电容，这个电容在频率较高时会提供较低的阻抗，从而形成各种共模电流环路，注入到端口的共模电流（CS，EFT）必然会流过产品中的所有电路，因此高频情况下，浮地反而降低产品的抗干扰能力。按照IEC61000规定，CS，EFT要求产品放置在离参考平面10cm的地方，产品与参考接地之间的寄生电容约为10pF。6.EMC问题，80%以上是共模问题。承载差模电流的导线常常紧靠在一起，或经常使用双绞线，这样差模电流在导线周围产生的辐射场往往大小相等，方向相反，从而相互抵消。在相同信号频率和电流强度的情况下，共模辐射要比差模辐射高出几个数量级。7.当共模干扰电流I(ext)流过低阻抗Z(0V)时，Z(0V)的两端会产生压降V(cm)=Z(0V)×I(ext)，即干扰信号V(cm)。干扰电压不仅与共模瞬态干扰的电流大小有关，还与低阻抗Z(0V)的大小有关。也即是说，PCB中的地线或者地平面阻抗与电路的瞬态抗干扰能力有直接影响。8.90%以上的产品不能通过辐射发射测试（RE）都是由于电缆辐射造成的。共模电流的环路面积是由电缆与大地（或邻近其他大型导体）形成的，因此具有较大的环路面积，会产生较强的辐射。Robert1.针对开关电源，对于有金属外壳的电源，辐射骚扰和传导骚扰主要还是由共模骚扰信号产生的，对辐射来说发射天线基本上是输入电源线(电缆)。从线路上可以利用金属外壳把干扰信号尽可能的旁路掉，从元件上可以通过输入共模电感和安规电容的有效配合来抑制骚扰信号的传播。对传导来说，除了在元件上合适选择外：使谐振频率f=1/(2pi√LC)远小于开关频率，增加插入损耗，这样会有更好的传导骚扰测试效果；在线路上同样利用好金属外壳（浮地另行处理）的旁路引导作用，也就是合理的Layout和合理添加旁路电容来减少传导发射。2.开关电源变压器是产生骚扰的另一个主要元件，通过合理的屏蔽和接地点来控制，通常方法是在变压器初级和次级之间加一圈铜箔，有的根据实际情况也可以增加原边辅助绕组和次级的屏蔽，屏蔽层通过短线接在原边的公共地上，如果是接在次级地上那么初级、次级地之间一定要跨接一个安规电容。变压器屏蔽的效果对辐射和传导是很明显的，尤其是对浮地的电源来说。3.数字地与模拟地的划分：分地的意义在于引导数字电路噪声电流不流过模拟电路，一般是在没有外接电缆的情况下来划分，如果接入了输入输出电缆，分地的测试效果反倒更差，也就是整体效果比不分地要差。当然，不分地的合理布局是要综合考虑的，比如说印制板边缘包地、减小印制线对地的容性耦合、去藕电容的位置等等。Jacky1.首先要弄清EMI的产生及其传播途径。在开关电源中，功率器件高频开通关断的操作导致电流和电压的快速的变化是产生EMI的主要原因。寄生电容是其流动的通道。在电路中的电感及寄生电感中快速的电流变化产生磁场从而产生较高的电压尖峰:u=L*di/dt.在电路中的电容及寄生电容中快速的电压变化产生电场从而产生较高的电流尖峰:i=C*du/dt。2.要弄清EMI测试的原理和测试方法。a.传导干扰指在输入和输出线上流过的干扰噪声，测试的方法见图1所示。待测试的设备EUT通过阻抗匹配网络LISN（或人工电源网络）连接到干净的交流电源.图1LISN的作用如下：1)隔离待测试的设备EUT和交流输入电源，滤除由输入电源线引入的噪声及干扰。2)EUT产生的干扰噪声依次通过LISN内部的高通滤波器和50Ω电阻，在50Ω电阻上得到相应的信号值送到接收机进行分析。由图1可见：EUT放置在绝缘的测试台上，测试台下部装有接地良好的铁板，测试台及铁板的尺寸和安装都在特定的规定,传导干扰来源于差模电流噪声和共模电流噪声，这两种类型的噪声干扰见图2所示。Y电容直接和传导干扰相关。差模电流和共模电流图2b.辐射干扰的测试包括电场发射和磁场发射，电场发射由du/dt产生，磁场发射由di/dt产生,空间电容是电场发射的通道，共模电流可以产生相当大的电场发射,高di/dt的环路通过环路的寄生电感产生磁场发射，次级侧的电流变化幅值大，对于磁场发射的起主导作用.3.知道了EMC的产生和测试方法后，再结合自己的产品进行针对性的设计。a.磁场发射对于PCB的设计非常关键。次级侧的电流环面积要尽量的小，布线要尽量的短粗。b.滤波器的参数选择要合理。对于传导测试，滤波器的参数尤为重要。c.尽量减少PCB上的寄生电容，以降低干扰。d.对于辐射干扰，尽量减少电流的环路面积。Hunter1).导线与PCB走线。在低频时，导线大致上只具有电阻的特性。但在高频时，导线就具有电感的特性。因为变成高频后，会造成阻抗大小的变化，进而改变导线或PCB走线与接地之间的EMC设计，这时必需使用接地面（groundplane）和接地网格（groundgrid）。2).电容的作用。电容一般是应用在电源总线（POWERbus），提供去耦合（decouple）、旁路（bypass）、和维持固定的直流电压和电流（BULK）之功能。真正单纯的电容会维持它的电容值，直到达到自共振频率。超过此自共振频率，电容特性会变成像电感一样。由公式：Xc=1/2πfC来说明，Xc是容抗（单位是Ω）。3）.浮地的优缺点及分析，浮地的优点：在低频下不受大地的影响。缺点：在高频下容易受寄生电容的影响。而且浮地不存在接地，因此产品中电缆很容易被共模电压驱动而产生辐射，浮地在高频下不能防止受高频共模的干扰，因此产品设计时要尽量避免悬空的地，浮地设计时要充分的考虑共模电流回路中所有的寄生电容的影响。Hill1.为了保证信号印制线的镜像平面的完整性，在信号走线的两边使用包地的方法，一般的左右对称，包地与信号走线的间距小于信号线与地平面的距离，并以需要考虑的频率对应波长的1/20为间距打孔入地平面。2.减小两根印制走线之间的串扰，可以在走线之间加入“屏蔽地线”。3.不要把敏感印制线(复位线，毫伏级小信号线等)布在板子边缘。防ESD的保护地线使用时不要画蛇添足，如果外壳到PCB走线距离已足够大，就不要使用边缘保护地线，考虑空气放电时保守估计1000V/mm。4.在功能模块布局时，不要将模拟电路放置在电源和数字电路部分之间。Parmyty1EMC认证要求依据相关法规进行EMC测试，因此理解EMC法规和EMC测试原理是进行整改的基础。1.1EMC法规优先应遵循相关类型产品的限值标准，在产品无法确定合适归类的时候，使用通用标准。1.2EMC测试中的核心问题是共模电流的大小，因此首要考虑问题应该是降低共模电流，尤其是传导发射与传导免疫。1.3传导发射的测试设备中电压取自LISN，而这个电压实际是电流环从大地流回输入口时在50欧姆电阻上造成的压降。针对性的办法是增加该回路阻抗或者用低阻抗回路将其旁路掉。1.4传导免疫测试中要避免共模电流流经PCB的主要工作部分，如果共模电流已经形成又无能为力的时候，首先降低共模电流在产品内部PCB上的回路电阻，并且对于所有的敏感信号都要进行滤波处理和防窜扰处理。1.5辐射的问题主要是干扰源与发射天线两者造成的，可通过合理布局切断PCB上各种信号与天线的窜扰途径。对于流经大地和电缆的共模电流应重点防治，可以在各个干扰源附近加电容就近回流缩小回路面积。2参考地是测试平台底下的大面积金属板，最终接入大地，参考地是共模电流回路的重要途径。2.1电缆与参考地，PCB走线与参考地之间，都存在寄生电容，电缆的寄生电容约为几十pF，当不存在其它旁路电容时，这种寄生电容是共模电流回流的重要途径。寄生电容由两部分叠加而成，其中一项与电路或电缆到参考地的距离有关系，远距离则电容小。2.2接地使用单跟的黄绿导线时存在寄生电感，屏蔽电缆接成猪尾巴形状时也有同样毛病。这寄生电感对高频电流的接地阻抗影响很大。建议控制柜内部安装产品应当将现场布置成金属壳控制柜，柜壳接地采用与现场相同的较宽的铜条。屏蔽电缆入柜采用360度环接。2.3寄生电容与电场中间的介质介电常数有很大关系，金属壳产品如果不接地可能导致比非金属壳更严重的问题，因此金属壳产品建议合理接地。2.4浮地产品抗高频干扰能力有先天缺陷，因为无法提供泄放旁路，使得由电缆注入的共模电流较多的通过部分PCB线路，到达其它电缆通过寄生电容流入大地。2.5浮地产品测试时安装方式会影响电路和电缆的寄生电容，从而影响测试结果，比如电路水平放置和垂直放置时电路各处寄生电容有差别。建议采用有利的方式并做出相关说明。2.6浮地产品应该将电缆出入口放置在相同侧，在满足安全和功能的前提下，出入口靠得近点，同时在出入口布置低阻抗的回流路径，如跨接Y电容等。3工作地是PCB板上大部分信号的回流路径，隔离型产品各区块有独立的工作地。3.1工作地是PCB上阻抗最低的一条路径，通常远小于信号线的传输阻抗，因此是共模干扰电流的主要路径。3.2高频时电流有趋肤效应，此时过度增加铜箔厚度与阻抗关系不大，地阻抗主要与沿电流方向的长宽比有关系，因此不允许将地平面布置得过窄，同理要避免裂缝和密级过孔的不利影响。3.3为了避免表层电路对地的寄生电容的不利影响，下层地平面应当布置得比表层走线面积更大。3.4共模电流经过工作地造成的噪声一般为mV级别，因此地噪声常常不是产品失效的主要原因，没必要在非隔离的区块内部将模拟地和数字地划分成单点连接。3.5模拟地与数字地多点连接后，为避免内部窜扰问题，应当按照电源地、数字地、模拟地的顺序布局。如果电源部分和模拟部分各有一条电缆，为避免共模电流流经模拟区域，必须采取良好合理的接参考地措施。无法接参考地时可以考虑将模拟数字地分开布置。3.6隔离式开关电源变压器源边的地虽然有50Hz的频率变动，但是始终是这一区域的最低电位，因此是PCB内部各种信号的终点。内部干扰源可以旁路回流到这个电源地上，典型案例如变压器副边跨接电容回源边电源地。3.7隔离型产品各区块工作地之间由于寄生电容的存在，高频信号会流过此寄生电容，并影响附近电路。补救办法是在不怕干扰的地方用低阻抗的跨接电路形成旁路。4干扰无法避免时，只能尽量减低干扰对电路功能的影响。4.1测试免疫时共模干扰在各路径上因为阻抗不平衡造成差模干扰，差模干扰会导致电路工作不正常。在各信号上加电容的作用是将差模干扰的影响降低，其实质是干扰被导到工作地上而不进入信号处理针脚。4.2干扰源会通过电场(可以理解为寄生电容)影响周边的线路，将干扰范围扩大。建议将干扰源用工作地包裹起来，不仅电路下方要有地平面，而且走线同层两侧要铺地线，并且要每小于λ/20长度打孔至地平面。4.3磁珠虽然是抗干扰元件，但在工作地中加入会适得其反，高频电流在上面会造成压降使得电路之间参考电压不一致。4.4典型干扰源包括MOS管、时钟等内部源，和输入输出信号等外部源，须重点照顾。4.5输入输出信号应当注意滤波